汽車車門的案例
《汽車車門把手安全技術(shù)要求》立法：如何測試汽車車門把手？
工信部對強制性國家標準《汽車車門把手安全技術(shù)要求》進行立項公示，這將成為國內(nèi)外首個針對汽車車門把手安全要求的立法。該法規(guī)適用于M1 類、N1 類汽車和多用途貨車的車內(nèi)外門把手，對其布置、標志、安全功能、結(jié)構(gòu)強度等提出技術(shù)要求，包括規(guī)范車內(nèi)應急式 / 隱藏式門把手的位置和標志，對電動式車門外把手提出防夾要求，設定門把手強度限值，強化電動式車門把手在事故場景的安全邏輯等。
汽車車門把手作為車輛上頻繁使用且關(guān)乎安全的關(guān)鍵部件，其性能與質(zhì)量直接影響到用戶的使用體驗及事故中的安全狀況。隨著汽車行業(yè)的發(fā)展，車門把手的設計愈發(fā)多樣，尤其是隱藏式、電動式車門把手的廣泛應用，對其測試提出了更高要求。
一、測試背景與必要性
傳統(tǒng)車門把手相關(guān)標準如 QC/T 988 - 2014《汽車車外門拉手》、QCT1211 - 2024《乘用車車門內(nèi)開拉手總成》，主要關(guān)注門把手的耐久、強度、耐高低溫、耐振動、耐腐蝕等性能。然而，當下市場上車門把手工作原理和形式呈現(xiàn)多樣化，隱藏式和電動式車門把手在應用中暴露出諸多問題，如強度不足、控制邏輯存在安全風險、識別操作困難（隱蔽無標志）、斷電失效、夾手等，這些問題給逃生和救援帶來潛在風險。在碰撞、起火等事故中，電動式門把手可能因斷電失效，增大救援及逃生阻礙；無明顯統(tǒng)一標志，也增加了緊急情況下的操作難度。因此，制定全面且針對性強的測試規(guī)范，對保障汽車車門把手安全性能極為重要。
二、測試項目與方法
1、應急式車門內(nèi)把手安裝測試
位置合理性測試：依據(jù)相關(guān)法規(guī)要求，檢查應急式車門內(nèi)把手的安裝位置。在模擬緊急情況下，讓測試人員快速操作把手，通過記錄操作時間和操作便捷程度，評估把手位置是否便于乘員在緊急時快速開啟車門逃生。
展開 基于ncode汽車車門slam疲勞分析 ￥50
車門是車身結(jié)構(gòu)的重要組成部件，其性能直接影響著車身結(jié)構(gòu)整體性能的好壞。車門應該具有足夠的強度、剛度，從而滿足車門關(guān)閉時的耐沖擊性。本案例主要基于hyperworks/lsdyna/ncode模擬汽車車門slam疲勞仿真分析。其中，汽車車門關(guān)閉過程強度分析，見上個案例《基于hyperworks/lsdyna汽車車門關(guān)閉仿真模擬》。將汽車車門關(guān)閉過程強度分析的結(jié)果作為疲勞仿真的結(jié)果輸入。疲勞材料參數(shù)輸入簡化處理，可根據(jù)實際項目要求賦予不同材料，疲勞載荷采用恒定幅值循環(huán)加載，循環(huán)次數(shù)按實際要求輸入。車門總成模型簡化處理，暫不考慮車門附件、密封條、限位塊等。側(cè)圍部分結(jié)構(gòu)進行了簡化，一些加強板及結(jié)構(gòu)件刪除。本案例重點在于掌握在ncode中實現(xiàn)汽車車門slam疲勞分析需要進行哪些設置。而《基于hyperworks/lsdyna汽車車門關(guān)閉仿真模擬》案例重點是如何基于hyperworks/lsdyna模擬汽車車門關(guān)閉的過程。
壽命云圖（設定循環(huán)次數(shù)下的疲勞壽命云圖）
損傷云圖（設定循環(huán)次數(shù)下的損傷云圖）
其中，ncode流程文件見附件，汽車車門關(guān)閉過程強度分析的結(jié)果文件即疲勞仿真的結(jié)果輸入文件內(nèi)存較大不便上傳，凡購買本案例的朋友私信我。
展開 逆向造型設計在汽車車門設計中的應用技術(shù)研究
由Tritop和Atos軟件得到汽車車門點云數(shù)據(jù),利用catia軟件的數(shù)字編輯器和自由造型單元,對車門點云進行分網(wǎng)和曲面擬合處理,得到了車門曲面造型的結(jié)果。在處理過程中,運用了編輯點云、劃界、過濾、分網(wǎng)、分區(qū)擬合、鏈接等一系列方法,得出了一些應用catia軟件的經(jīng)驗和技巧。
點評:
逆向造型設計在汽車車門設計中的應用技術(shù)研究.PDF
基于hyperworks/lsdyna汽車車門關(guān)閉仿真模擬 ￥35
車門是車身結(jié)構(gòu)的重要組成部件，其性能直接影響著車身結(jié)構(gòu)整體性能的好壞。車門應該具有足夠的強度、剛度，從而滿足車門關(guān)閉時的耐沖擊性。本案例主要基于hyperworks/lsdyna模擬汽車車門關(guān)閉的過程，涉及到的關(guān)鍵知識點：車門鉸鏈的創(chuàng)建、旋轉(zhuǎn)角速度的創(chuàng)建、接觸的定義、控制卡片的設置等。通過這個分析我們可以看到車門在關(guān)閉過程中，局部區(qū)域的應力分布，對于后續(xù)slam疲勞分析提供結(jié)果輸入。
車門關(guān)閉結(jié)果動畫
車門及局部車身模型
尤其是關(guān)鍵知識點存在一些注意的地方，否則做出來的模型運行的結(jié)果會出現(xiàn)車門變形過大、應力過大，且車門內(nèi)板還會與側(cè)圍出現(xiàn)穿透等現(xiàn)象。凡購買的朋友在仿真操作上有什么疑問可以私信交流。
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新能源汽車碳纖維復合材料車門輕量化設計
表8 優(yōu)化前后車門在各工況下的最大位移
之后對優(yōu)化后車門進行約束模態(tài)分析來校核性能，得出一階模態(tài)約束頻率為47.11 Hz，避開了環(huán)境綜合激勵頻率，合乎設計標準。
4 結(jié)論
本文基于新型碳纖維材料和計算機輔助設計軟件，對某新能源汽車的車門進行了材料替換和結(jié)構(gòu)優(yōu)化的輕量化設計。對碳纖維復合材料車門依托自由尺寸拓撲優(yōu)化、尺寸優(yōu)化和鋪層順序優(yōu)化理論進行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化，并校核了優(yōu)化后車門的剛度和模態(tài)頻率。模態(tài)頻率和最大變形均滿足要求，最終優(yōu)化后的車門總質(zhì)量為8.052 kg，減重48.3%。
參考文獻
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[8] 楊暢.基于拓撲優(yōu)化方法的汽車傳動軸輕量化設計[D].湖北:湖北工業(yè)大學,2019.
展開 【汽車車門知識】
車門（car door） 是為駕駛員和乘客提供出入車輛的通道，并隔絕車外干擾，在一定程度上減輕側(cè)面撞擊，保護乘員。汽車的美觀也與車門的造型有關(guān)。車門的好壞，主要體現(xiàn)在，車門的防撞性能，車門的密封性能，車門的開合便利性，當然還有其它使用功能的指標等。防撞性能尤為重要，因為車輛發(fā)生側(cè)碰時，緩沖距離很短，很容易就傷到車內(nèi)人員。
簡介
好的車門內(nèi)至少會有兩根防撞梁，而防撞梁的份量是較重的，也就是說，好的車門確實偏重些。但并不能說車門越重就越好。現(xiàn)在的新型汽車，如果在安全性能等能保證的話，設計師都會想方設法減輕車輛包括車門的重量(如用新型的材料)來減少功耗。按車門數(shù)量不同，可以把轎車分為二門、三門、四門、五門車等。用于公務用途的轎車大都是四門，用于家庭用途的轎車既有四門也有三門和五門（后門為掀起式），而運動用途的跑車則大都是兩門。
分類
車門按其開啟方式可分為以下幾種:
順開式車門：即使在汽車行駛時仍可借氣流的壓力關(guān)上，比較安全，而且便于駕駛員在倒車時向后觀察，故被廣泛采用。
逆開式車門：在汽車行駛時若關(guān)閉不嚴就可能被迎面氣流沖開，因而用得較少，一般只是為了改善上下車方便性及適于迎賓禮儀需要的情況下才采用。
水平移動式車門：它的優(yōu)點是車身側(cè)壁與障礙物距離較小的情況下仍能全部開啟。汽車車門上掀式車門：廣泛用作轎車及輕型客車的后門，也應用于低矮的汽車。
折疊式車門：則廣泛應用于大、中型客車上。轎車的車門一般由門體、車門附件和內(nèi)飾蓋板三部分組成。門體包括車門內(nèi)板、車門外板、車門窗框、車門加強橫梁和車門加強板。車門附件包括車門鉸鏈、車門開度限位器、門鎖機構(gòu)及內(nèi)外手柄、車門玻璃、玻璃升降機和密封條。內(nèi)飾蓋板包括固定板、芯板、內(nèi)飾蒙皮、內(nèi)扶手。
展開 基于catia平臺的車門附件參數(shù)化布置的研究
在分析汽車車門附件布置特點和catia軟件二次開發(fā)功能的基礎(chǔ)上,研究汽車車門附件的參數(shù)化布置方法,并實現(xiàn)了基于catia平臺的主要車門附件的參數(shù)化布置該系統(tǒng)既是一個獨立模塊,又是基于知識的車門附件布置設計系統(tǒng)的重要組成部分
基于catia平臺的車門附件參數(shù)化布置的研究.PDF
車門是如何制造的？
隨著社會的發(fā)展，生產(chǎn)工藝的不斷提高，汽車工業(yè)得到了很快的發(fā)展?？梢哉f家家戶戶都有汽車了，但是你知道汽車車門是如何制造的么？今天就帶著大家一探究竟。
一般車門結(jié)構(gòu)為：車門內(nèi)板（一般連接窗框）、車門外板、車門加強板。
生產(chǎn)原料
汽車車門材料，隨著不同車輛定位及價位的不同，選用不同材質(zhì)。一般為：熱/冷軋鋼板、表面處理鋼板、不銹鋼板、高強度鋼板等。
一般外鈑金材料厚度在0.7。內(nèi)鈑金厚度不一樣，有的厚有的薄，具體視車型而定。此工序?qū)α暇磉M行切斷。
車門外板
車門外板為鈑金件，材料厚度在0.7mm，通過汽車成型模具，做成型處理。
車門外板就制作完成了。接下來就是對沖壓完成后的車門外板一分為二，并去除邊角料。
車門一分為二就完成了，并且去除了邊角料。
車門外板制作完成，并對表面進行檢查，確保質(zhì)量合格。
車門內(nèi)板
一、外板的焊接：鈑金件與車窗進行焊接
車門內(nèi)板的制作，將提前沖壓好的鈑金件，與窗框定位在焊接夾具上。
定位完成后，進行機器人焊接。
這樣車門內(nèi)板就焊接完成了。用機器人焊接的優(yōu)點：1.生產(chǎn)效率高；2.質(zhì)量穩(wěn)定（焊點均勻）；省去人力。
二、防撞梁及加強筋的焊接
首先將防撞梁及加強筋進行固定
防撞梁及加強筋固定后，將焊接好的車門內(nèi)板一起固定，進行焊接。
焊接完成后，整個汽車內(nèi)板就制作完成了。
展開 日企開發(fā)天然纖維復合材料輕量化車門
2010年7月14～16日，“電動汽車開發(fā)技術(shù)展EVEX2010”在太平洋橫濱國際會展中心舉辦，展覽期間，日本廠商杰斯比（JSP）和優(yōu)必佳（U-PICA）展出了利用植物纖維復合材料和植物性發(fā)泡芯材制成的汽車車門面板試制品（圖1、圖2）。鋼板制車門的重量約為28kg（含玻璃窗等），而復合板制成的車門約為21kg（含玻璃窗等），減輕了約7kg。與鋼板相比，還具有隔熱性、吸音性及沖擊吸收性等性能。
圖1 鋼板制成的車門面板和復合板制造的車門面板
該復合材料車門使用的是生物質(zhì)不飽和聚酯基體樹脂，并采用杰斯比開發(fā)的生物質(zhì)發(fā)泡芯材。復合板的厚度為10mm，但用鋼板制造時也要將兩塊0.6～0.8mm的薄板粘合起來，最終以10mm左右的厚度來使用，因此厚度不會對其他部件造成影響。
一般情況下，各種產(chǎn)品大多采用以發(fā)泡芯材填充復合材料板的方法作為輕量化手段。此次兩家公司試制汽車車門強度也達到了在汽車外裝部件上使用的標準。4kg/m2復合板的1mm撓度負荷超過了0.2kPa。
圖2 植物纖維復合材料車門面板剖視圖
JSP高功能材料事業(yè)開發(fā)部部長佐佐木秀浩表示，可確保強度的最大原因在于改進了復合材料與發(fā)泡芯材的粘合性。新開發(fā)了與FRP復合材料親和性很高的發(fā)泡芯材，在不使用粘合劑的情況下也能保證一體化。由于粘合性得到提高，因此還可帶來表面的良好光滑性。
此次試制品于2010年6月完成，整個開發(fā)用了3年時間。今后兩公司還將對實際應用于汽車部件中進行測試。
展開 分析
下面以ABAQUS某汽車用戶的車門設計為例，說明ABAQUS在沖壓成型有限元模擬中的應用。 傳統(tǒng)的車門設計流程如圖1所示。
圖1 某型號汽車車門的傳統(tǒng)設計流程其中主要設計及加工成本如下：
1.軟質(zhì)模具的設計和加工成本為20萬美元；
2.初期生產(chǎn)并修改模具的周期一般不低于12周；
3.硬質(zhì)模具的設計修改和加工成本為75萬美元；
4.最后產(chǎn)品試生產(chǎn)、模具方案的定型、修正生產(chǎn)流程直至正式生產(chǎn)的周期一般為8~9個月。 其中，硬質(zhì)模具的設計費用包含在前期軟質(zhì)模具設計費用之中，后期只計算修改模具設計的費用。
采用ABAQUS進行數(shù)字仿真之后，設計流程如圖2所示。
圖2 引入ABAQUS后某型號汽車車門的設計效果
修改設計流程之后，主要設計和加工成本如下：
1.軟質(zhì)模具的設計和加工成本為10萬美元；
2.初期生產(chǎn)并修改模具的周期縮短為4周；
3.硬質(zhì)模具的設計修改和加工成本為25萬美元；
4.最后產(chǎn)品試生產(chǎn)、模具方案的定型、試生產(chǎn)、修正生產(chǎn)流程直至正式生產(chǎn)的周期一般為3.5~4個月。 經(jīng)過以上計算可以明確看出，僅車門的設計費用就節(jié)約了2/3，而設計周期則縮短為原來的1/3。
二、模擬加工成形過程中的難點 加工成形過程的數(shù)值模擬受到材料非線性、幾何非線性和邊界非線性的綜合影響，直接計算的難度非常大。從力學本質(zhì)來看，很多的成形過程可以簡化為準靜態(tài)過程，對該過程的有限元模擬通常有兩種方法：靜力隱式方法和動力顯式方法。根據(jù)動力松弛法的原理，動力系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)解和靜力解是一致的。所以本文所涉及的算例均采用顯式動力學的方法，即使用ABAQUS/EXPLICIT求解器模塊，對不同的加工成形過程進行模擬。 算例表明，ABAQUS在處理加工成形中可以得到令人滿意的結(jié)果。
展開 汽車車門總成制造工藝淺析
3）門外板拐角處的包邊尺寸要求
車門包邊時，拐角處最容易產(chǎn)生包邊不順、不圓滑或者是包邊不全等質(zhì)量缺陷，主要原因是拐角處多 料或少料所致。為了保證門角部的包邊質(zhì)量，在門外板制造時，其邊線及翻邊高度的設計要進行綜合考慮，具體邊線尺寸要求如圖6所示。
Part.3
結(jié)束語
經(jīng)過幾十年汽車工業(yè)的發(fā)展，當前國內(nèi)汽車白車身的制造工藝水平和制造質(zhì)量已取得了長足的進步，汽車零部件的生產(chǎn)配套基本實現(xiàn)了國產(chǎn)化。隨著新材料、新工藝、新裝備及自動化、數(shù)字化技術(shù)的不斷推廣應用，規(guī)范化、自動化、智能化已成為今后車門總成制造的主要發(fā)展趨勢，車門總成的制造質(zhì)量、制造精度也將在新技術(shù)、新工藝的推動下，得到進一步的提升。
展開 
PERA SIM Mechanical在汽車行業(yè)的應用
使用軟件：PERA SIM Mechanical＆PERA SIM PreMech
圖 15 整體操作流程
圖 16 結(jié)果曲線
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汽車前車門剛度數(shù)值計算
車輛在行駛過程中車門應保持較高的穩(wěn)定性，不可因車輛行駛振動而發(fā)生抖動；車門的窗框具有較高的抗變形能力，以避免車門玻璃因車門發(fā)生形變而出現(xiàn)升降受阻以及影響汽車整體的密封效果；車門應具有較高的抗下垂力能力，避免因車門在受到較大下垂力情況下發(fā)生永久形變而無法打開或關(guān)閉；車門外板應具有一定的抗外力撞擊和擠壓的能力，不會因在受到較小外力情況下而發(fā)生凹陷，影響車輛的美觀；另外，車門還應滿足一定的靜態(tài)擠壓要求。
展開 汽車車門約束模態(tài)分析----模型 ￥5
汽車車門約束模態(tài)分析----模型
設計仿真 | Adams-Marc聯(lián)合仿真幫助客戶準確模擬車門關(guān)閉過程
文章背景
關(guān)閉汽車車門所需的關(guān)門力會影響客戶對于汽車質(zhì)量的看法，如果需要太高的關(guān)門速度，客戶可能會對汽車產(chǎn)生負面看法，并且也可能會產(chǎn)生令人不愉快的關(guān)門噪音。大多數(shù)汽車制造商的對車門密封件的設計目標是，在滿足防風防雨和隔音的要求同時，需要以相對較低的力度就能關(guān)閉車門。
密封件對關(guān)閉汽車車門所需的力度有重大影響。初始密封件的截面輪廓在于車身板件接觸時，有一定的變形以避免出現(xiàn)褶皺和破裂等問題。設計密封條的截面輪廓是非常昂貴和耗時的，因此Standard Profil多年來，一直使用?？怂箍倒I(yè)軟件的Marc非線性有限元軟件來模擬車門關(guān)閉過程中的密封件的受力變形。密封件使用超彈性材料特性建模，以準靜態(tài)工況模擬關(guān)門時，每單位長度的密封件會產(chǎn)生關(guān)門力。該模擬還預測了密封件填充車門和相鄰的車身鈑金件之間的間隙能力。
面對挑戰(zhàn)
一位Standard Profil的客戶咨詢是否可以通過模擬完整的關(guān)門過程來預測關(guān)門所需的初始速度。門的關(guān)閉是門上各部件之間的復雜相互作用的結(jié)果，例如鎖、密封條、空氣滯留效應、鉸鏈軸和止回連桿等。空氣滯留效應是指當車門關(guān)閉時，它會將空氣推入車內(nèi)，如果這時車窗和其他車門是關(guān)閉狀態(tài)，則會增加車內(nèi)的壓力，進而對車門的關(guān)閉產(chǎn)生一定的空氣阻力。止回連桿是一種在多個位置保持車門打開的裝置，目的是防止車輛在坡道上車門自動關(guān)閉，止回連桿有幾個凹槽，這些凹槽會對車門關(guān)閉產(chǎn)生阻力扭矩，因此在模擬車門關(guān)閉時，必須考慮這些凹槽。
解決方案
Standard Profil與Bias Engineering簽訂關(guān)于車門關(guān)閉分析的合同。關(guān)門過程中涉及的大位移需要多體運動學仿真。Bias Engineering的仿真工程師Hunkar Yurt說：“我們選擇了海克斯康工業(yè)軟件的Adams多體運動學軟件，是因為它具有強大的求解器和前后處理器。
展開 ABAQUS在沖壓成形有限元模擬中的應用
下面以ABAQUS某汽車用戶的車門設計為例，說明ABAQUS在沖壓成型有限元模擬中的應用。
傳統(tǒng)的車門設計流程如圖1所示。
圖1 某型號汽車車門的傳統(tǒng)設計流程
其中主要設計及加工成本如下：
1.軟質(zhì)模具的設計和加工成本為20萬美元；
2.初期生產(chǎn)并修改模具的周期一般不低于12周；
3.硬質(zhì)模具的設計修改和加工成本為75萬美元；
4.最后產(chǎn)品試生產(chǎn)、模具方案的定型、修正生產(chǎn)流程直至正式生產(chǎn)的周期一般為8~9個月。
其中，硬質(zhì)模具的設計費用包含在前期軟質(zhì)模具設計費用之中，后期只計算修改模具設計的費用。
采用ABAQUS進行數(shù)字仿真之后，設計流程如圖2所示。
圖2 引入ABAQUS后某型號汽車車門的設計效果
修改設計流程之后，主要設計和加工成本如下：
1.軟質(zhì)模具的設計和加工成本為10萬美元；
2.初期生產(chǎn)并修改模具的周期縮短為4周；
3.硬質(zhì)模具的設計修改和加工成本為25萬美元；
4.最后產(chǎn)品試生產(chǎn)、模具方案的定型、試生產(chǎn)、修正生產(chǎn)流程直至正式生產(chǎn)的周期一般為3.5~4個月。
經(jīng)過以上計算可以明確看出，僅車門的設計費用就節(jié)約了2/3，而設計周期則縮短為原來的1/3。
二、模擬加工成形過程中的難點
加工成形過程的數(shù)值模擬受到材料非線性、幾何非線性和邊界非線性的綜合影響，直接計算的難度非常大。從力學本質(zhì)來看，很多的成形過程可以簡化為準靜態(tài)過程，對該過程的有限元模擬通常有兩種方法：靜力隱式方法和動力顯式方法。根據(jù)動力松弛法的原理，動力系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)解和靜力解是一致的。所以本文所涉及的算例均采用顯式動力學的方法，即使用ABAQUS/EXPLICIT求解器模塊，對不同的加工成形過程進行模擬。
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